CN105511079A - 一种基于hud的侧向光路传播系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于HUD的侧向光路传播系统及方法，其系统包括底座，反射屏，LCD显示装置，反射镜，在所述底座的上侧设置有LCD显示装置，用以显示车辆的信息图像，并将信息图像投射至所述反射镜，所述反射镜相对于所述LCD显示装置在水平方向上呈倾斜设置，用以接收所述信息图像后进行反射，在所述底座的左侧设置有反射屏，用以放大并显示信息图像。通过上述的结构，能够将光路进行侧反，能有效减短产品的长度，同时，能有效的降低HUD整体的工作高度，以使得产品能适配更多的车型。同时，本发明中由于其中反射屏采用特殊的叠层设计，这样兼顾了白天和晚上的不用亮度需求要求，同时能避免用户能看到成像膜的背景颜色。

Description

一种基于HUD的侧向光路传播系统及方法

技术领域

本发明涉及光路传播方式，特别涉及一种基于HUD的侧向光路传播系统及方法。

背景技术

抬头显示器HUD(HeadUpDisplay)，是普遍运用在航空器上的飞行辅助仪器。抬头的意思是指飞行员不需要低头就能够看到他需要的重要资讯。因为HUD的方便性以及能够提高飞行安全，民航机也纷纷跟进安装。HUD是利用光学反射的原理，将重要的飞行相关资讯投射在一片玻璃上面。这片玻璃位於座舱前端，高度大致与飞行员的眼睛成水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，飞行员透过HUD往前方看的时候，不会妨碍到眼睛的运作，维持清晰的显示。

HUD的基本架构包含两个部分：资料处理单元与影像显示装置。资料处理单元是将飞机上各系统的资料整合处理之後，根据选择的模式转换成预先设定的符号，图形或者是以文字或者是数字的型态输出。有些产品将讯号处理与影像输出分成两个装置，不过大致上都是类似的工作方式。影像显示装置就是安装在座舱前方，位于飞行员与座舱罩之间的空间上。影像显示装置接收来自资料处理装置的资讯，投射在玻璃上面。显示装置并且附有控制面板，能够调解或者是改变输出的影像。

新一代的HUD在影像显示方面的改良包括采用全像摄影(Holographic)显示方式，扩大显示影像的范围，尤其是增加水平上的视野角度，减少支架的厚度对於视野的限制与影响，增强不同光度与外在环境下的显示调整，强化影像的清晰度，与其他光学影像输出的配合，譬如说能够将红外线影像摄影机产生的飞机前方影像直接投射到HUD上，与其他的资料融合显示，配合夜视镜的使用以及采用彩色影像显示资料。在资料处理单元上的改良包括提高处理的速率和效率，HUD是将影像投射在座舱前方的固定装置上，当飞行员转动头部的时候，这些影像就会暂时离开他的视野范围。新一代的HUD更适合广泛地运用在汽车上。

在人们的固有观念里，驾驶最应该注重的自然是安全，不过随着智能手机的普及，手机用户们无时无刻不依赖手机带来的便利和快捷。电话、短信、微信的实时沟通，多媒体的使用，地图导航工具等等这些，然而在“低头族”日益增多的今天，手机带给我们的便利却极大的影响了驾驶的安全性。多种形式的交通事故都是由于车主在驾驶过程中由于使用手机而造成的。汽车厂商们开始意识到中控屏幕的重要性，再加上车辆作为最大的终端设备，更让车上的这块“屏”成为了兵家必争之地。然而车载中控屏幕的存在确实让驾驶变得更为安全了，但在实际体验中，依然有车载中控屏幕上的各项弊端和不方便之处，依然会让驾驶员分心。

由于，HUD是利用光学镜面反射的原理投射到汽车挡风或立起来的小屏幕上让人感觉图像是在车头前方几米的距离内，使驾驶员不必低头，就能看清重要的信息。现有技术中，也有在原来挡风玻璃成像的基础上加入透镜，将显示的内容放大到更远的地方，驾驶员在行驶过程中可以不调节视线的焦距，向前看清路面情况的同时平行看到HUD显示的车况信息。但是，上述的光路反射长度较长、不利于一体化产品的生产，其次，抬头显示器的位置放置占据了车内大量的空间，且一般设置的位置较高，使用起来非常的不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种新的HUD设备中的反射光路，有效地实现HUD光学效果，减少相关产品的长度，同时降低HUD的工作位置，能够匹配更多的车型。

解决上述技术问题，本发明提供了一种基于HUD的侧向光路传播系统，其特征在于，包括底座，反射屏，LCD显示装置和反射镜，在所述底座的上侧设置有LCD显示装置，用以显示车辆的信息图像，并将信息图像投射至所述反射镜，所述反射镜相对于所述LCD显示装置在水平方向上呈倾斜设置，用以接收所述信息图像后进行反射，在所述底座的左侧设置有反射屏，用以放大并显示信息图像。

更进一步，所述反射镜，为两面具有相同的曲率的光学透镜，且内弧面镀膜的反射率高于外弧面镀膜的反射率，所述反射屏的内弧面的反射率是30％，外弧面的反射率1％。

更进一步，所述反射屏包括：背胶板、光学反射镜片、光学透明胶板、扩散膜，

所述光学反射镜片与光学透明胶板贴合后，通过背胶板和扩散膜紧压固定，所述光学反射镜片在朝着所述扩散膜的方向上设置有反射镀膜，

或者所述扩散膜为背投成像膜。

更进一步，所述LCD显示装置通过第一卡合机构和第二卡合机构固定，所述第一卡合机构、第二卡合机构位于所述LCD显示装置的两侧。

更进一步，所述反射屏可活动地设置在所述底座上，所述反射屏沿所在的底座的边缘轴向折叠。

更进一步，所述LCD显示装置上电后，通USB连接线与车内的点烟口连接。

本发明还提供了一种HUD设备，包括：包括底座，反射屏，LCD显示装置和反射镜，

在所述底座的上侧设置有LCD显示装置，用以显示车辆的信息图像，并将信息图像投射至所述反射镜，

所述反射镜相对于所述LCD显示装置在水平方向上呈倾斜设置，用以接收所述信息图像后进行反射，

在所述底座的左侧设置有反射屏，用以放大并显示信息图像。

更进一步，所述反射镜，为两面具有相同的曲率的光学透镜，且内弧面镀膜的反射率高于外弧面镀膜的反射率，所述反射屏的内弧面的反射率是30％，外弧面的反射率1％。

更进一步，所述反射镜，具有入射表面和出射表面的正弯月形透镜结构，其中所述出射表面的曲率半径大于所述入射表面的曲率半径。

本发明还提供了一种基于HUD的侧向光路传播方法，包括如下步骤，

上电后显示车辆的信息图像，并将信息图像进行投射，

对投射的信息图像进行反射，

将反射的信息图像放大后进行显示，

所述车辆的信息图像的显示方法为侧向显示，所述侧向显示通过反射显示后再进行放大显示。

本发明的有益效果：

1)在所述底座的上侧设置有LCD显示装置，用以显示车辆的信息图像，并将信息图像投射至所述反射镜，所述反射镜相对于所述LCD显示装置在水平方向上呈倾斜设置，用以接收所述信息图像后进行反射，在所述底座的左侧设置有反射屏，用以放大并显示信息图像。通过上述的结构，能够将光路进行侧反，能有效减短产品的长度，同时，能有效的降低HUD整体的工作高度，以使得产品能适配更多的车型。

2)本发明中基于HUD的侧向光路传播系统，结构简单，区别与现有的产品光路设计。

3)本发明中由于其中反射屏采用特殊的叠层设计，这样兼顾了白天和晚上的不用亮度需求要求，同时能避免用户能看到成像膜的背景颜色。

4)本发明中的HUD设备，包括：包括底座，反射屏，LCD显示装置和反射镜，能够将光路进行侧反，能有效减短产品的长度，同时，能有效的降低HUD整体的工作高度，以使得产品能适配更多的车型。

附图说明

图1为本发明一实施例中基于HUD的侧向光路传播系统的结构示意图。

图2为图1中实体结构示意图。

图3为图1中另一实施例中实体结构示意图。

图4为图1中反射屏的结构示意图。

图5为图1中另一实体结构示意图。

图6为本发明一实施例中的基于HUD的侧向光路传播方法流程示意图。

其中，101—反射镜、102—LCD显示装置、103—反射屏、104—底座，105—第一卡合机构、106—第二卡合机构、1034—背胶板、1033—光学反射镜片、1032—光学透明胶板、1031—扩散膜。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1为本发明一实施例中基于HUD的侧向光路传播系统的结构示意图。

在本实施例中的基于HUD的侧向光路传播系统，包括底座104，反射屏103，LCD显示装置102和反射镜101，在所述底座104的上侧设置有LCD显示装置102，用以显示车辆的信息图像，并将信息图像投射至所述反射镜101，所述反射镜101相对于所述LCD显示装置102在水平方向上呈倾斜设置，用以接收所述信息图像后进行反射，在所述底座104的左侧设置有反射屏103，用以放大并显示信息图像。通过上述LCD显示装置102侧向设置并投射的结构，能够将光路传播进行侧反，能有效减短产品的长度，同时，能有效的降低HUD整体的工作高度，以使得产品能适配更多的车型。所述LCD显示装置102,在本实施例中可选择LCD液晶显示器，由于LCD的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT(薄膜晶体管)，上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的，有效增加了可视面积。所述反射镜101包括但不限于光学反光镜，LCD的光线经过反射或者折射进行影像呈现，所折射的影像为虚像，发射的影像为实像。所述反射屏103，对影响进行放大后进行直接成像。驾驶员的眼睛视线进入反射屏103，直接看到经过侧反射后形成的图像，这样驾驶员不必直接观看在仪表板中的仪表组的情况下确认车辆驾驶信息。这有助于防止驾驶者的眼睛的不必要的移动，并且因此，使得驾驶者在观看必要的视场的同时安全地驾驶。

请参考图2，为图1中实体结构示意图。请参考图3，图1中另一实施例中实体结构示意图。在本实施例中的基于HUD的侧向光路传播系统，包括底座104，反射屏103，LCD显示装置102和反射镜101，在所述底座104的上侧设置有LCD显示装置102，用以显示车辆的信息图像，并将信息图像投射至所述反射镜101，所述反射镜101相对于所述LCD显示装置102在水平方向上呈倾斜设置，用以接收所述信息图像后进行反射，在所述底座104的左侧设置有反射屏103，用以放大并显示信息图像。在本实施例中，所述反射镜101，为两面具有相同的曲率的光学透镜，且内弧面镀膜的反射率高于外弧面镀膜的反射率，所述反射屏的内弧面的反射率是30％，外弧面的反射率1％。上述反射镜101的结构设计，使得驾驶员看车外有70％透光率的正常影像，同时，在所述内弧面上有30％的光线反射到驾驶员眼睛，用以将所述画面成像放大成虚像。请参考图2或者图3，作为本实施例中的优选，所述反射屏103可活动地设置在所述底座104上，所述反射屏103沿所在的底座104的边缘轴向折叠。

具体地，光路传播路径为：

在驾驶员的眼睛观察视线上，眼睛视线进入反射屏103，直接看到经过侧向反射后形成的图像，这样驾驶员不必直接观看在仪表板中的仪表组的情况下确认车辆驾驶信息。这有助于防止驾驶者的眼睛的不必要的移动，并且因此，使得驾驶者在观看必要的视场的同时安全地驾驶。

在HUD光路传播的路径上，从所述侧向设置的LCD显示装置102通电后，开始进行图像投影，将光线射出到反射镜101，投射到所述成像膜103上。所述成像膜103上的图像将在其后形成虚像，在成像膜103正面投射出车辆驾驶信息的图像，通过侧向反射来实现所述成像膜103中的背投膜上成像。

请参考图4，为图1中反射屏的结构示意图。作为本实施例中的优选，所述反射屏103包括：背胶板1034、光学反射镜片1033、光学透明胶板1032、扩散膜1031，所述光学反射镜片1033与光学透明胶板1032贴合后，通过背胶板1034和扩散膜1031紧压固定，所述光学反射镜片1033在朝着所述扩散膜1031的方向上设置有反射镀膜，或者，所述扩散膜1031为背投成像膜。通过采用特殊的叠层设计，这样兼顾了白天和晚上的不同的亮度需求，同时能避免用户能看到成像膜的背景颜色；其中，光学反射镜片1033为高度反光片，材质可以为玻璃/PET等，而其中的反射镀膜在靠近成像膜或扩散膜那层。所述扩散膜(或背投成像膜)1031颜色为深色，这样能避免阳光下泛白，同时避免夜晚图像太亮。所述反射屏103能够适用于多场景；同时避免用户看到反射屏103中背景色，直接观察到路面。

请参考图5，为图1中另一实体结构示意图，作为本实施例中的优选，所述LCD显示装置102通过第一卡合机构105和第二卡合机构106固定，所述第一卡合机构105、第二卡合机构106位于所述LCD显示装置102的两侧。通过在所述LCD显示装置102的两侧设置第一卡合机构105、第二卡合机构106，能够将LCD显示装置102固定于所述底座104的一侧，从而能够将光路进行侧反，能有效减短产品的长度，同时，能有效的降低HUD整体的工作高度，以使得产品能适配更多的车型。

请参考图6，为本发明一实施例中的基于HUD的侧向光路传播方法流程示意图。

步骤S601开始

步骤S602上电后显示车辆的信息图像，并将信息图像进行投射。本领域技术能够明了，所述车辆的信息图像包括但不限于：车油耗、车时速、发动机温度等，在本实施例中还包括了，导航、音乐、微信，等第三方应用信息。通过将LCD显示装置102上电，提供车辆信息图像。

步骤S603对投射的信息图像进行反射，可以采用反射镜101对LCD显示装置102中的车辆信息图像进行发射，

步骤S604将反射的信息图像放大后进行显示，通过相对于所述LCD显示装置102在水平方向上呈倾斜设置的反射镜101，可以调节光线的入射角度。

步骤S605所述车辆的信息图像的显示方法为侧向显示，所述侧向显示通过反射显示后再进行放大显示。所述侧向显示为LCD显示装置102的侧向设置。在反射屏103中对车辆的信息图像进行放大后显示。

在本实施例中，还提供了一种HUD设备，包括：包括底座104，反射屏103，LCD显示装置102和反射镜101，在所述底座104的上侧设置有LCD显示装置102，用以显示车辆的信息图像，并将信息图像投射至所述反射镜101，所述反射镜101相对于所述LCD显示装置102在水平方向上呈倾斜设置，用以接收所述信息图像后进行反射，在所述底座104的左侧设置有反射屏，用以放大并显示信息图像。所述的HUD设备由于设置了侧向的LCD显示装置102，能够将光路进行侧反，能有效减短产品的长度，同时，能有效的降低HUD整体的工作高度，以使得产品能适配更多的车型。作为本实施例中的优选，所述反射镜101，为两面具有相同的曲率的光学透镜，且内弧面镀膜的反射率高于外弧面镀膜的反射率，所述反射屏的内弧面的反射率是30％，外弧面的反射率1％。上述反射镜101的结构设计，使得驾驶员看车外有70％透光率的正常影像，同时，在所述内弧面上有30％的光线反射到驾驶员眼睛，用以将所述画面成像放大成虚像。作为本实施例中的优选，所述反射镜101，具有入射表面和出射表面的正弯月形透镜结构，其中所述出射表面的曲率半径大于所述入射表面的曲率半径。作为本实施例中的优选，所述LCD显示装置上电后，通USB连接线与车内的点烟口连接，或通过OBD连接线与OBD结构连接。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上，所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于HUD的侧向光路传播系统，其特征在于，包括底座(104)，反射屏(103)，LCD显示装置(102)和反射镜(101)，在所述底座(104)的上侧设置有LCD显示装置(102)，用以显示车辆的信息图像，并将信息图像投射至所述反射镜(101)，所述反射镜(101)相对于所述LCD显示装置(102)在水平方向上呈倾斜设置，用以接收所述信息图像后进行反射，在所述底座(104)的左侧设置有反射屏(103)，用以放大并显示信息图像。

2.根据权利要求1所述的基于HUD的侧向光路传播系统，其特征在于，所述反射镜(101)，为两面具有相同的曲率的光学透镜，且内弧面镀膜的反射率高于外弧面镀膜的反射率，所述反射屏的内弧面的反射率是30％，外弧面的反射率1％。

3.根据权利要求1所述的基于HUD的光路传播系统，其特征在于，所述反射屏(103)包括：背胶板(1034)、光学反射镜片(1033)、光学透明胶板(1032)、扩散膜(1031)，

所述光学反射镜片(1033)与光学透明胶板(1032)贴合后，通过背胶板(1034)和扩散膜(1031)紧压固定，所述光学反射镜片(1033)在朝着所述扩散膜(1031)的方向上设置有反射镀膜，

或者所述扩散膜(1031)为背投成像膜。

4.根据权利要求1所述的基于HUD的侧向光路传播系统，其特征在于，所述LCD显示装置(102)通过第一卡合机构(105)和第二卡合机构(106)固定，所述第一卡合机构(105)、第二卡合机构(106)位于所述LCD显示装置(102)的两侧。

5.根据权利要求1所述的基于HUD的侧向光路传播系统，其特征在于，所述反射屏(103)可活动地设置在所述底座(104)上，所述反射屏(103)沿所在的底座(104)的边缘轴向折叠。

6.根据权利要求1所述的基于HUD的侧向光路传播系统，其特征在于，所述LCD显示装置上电后，通USB连接线与车内的点烟口连接。

7.一种HUD设备，其特征在于，包括：包括底座(104)，反射屏(103)，LCD显示装置(102)和反射镜(101)，

在所述底座(104)的上侧设置有LCD显示装置(102)，用以显示车辆的信息图像，并将信息图像投射至所述反射镜(101)，

所述反射镜(101)相对于所述LCD显示装置(102)在水平方向上呈倾斜设置，用以接收所述信息图像后进行反射，

在所述底座(104)的左侧设置有反射屏，用以放大并显示信息图像。

8.根据权利要求7所述的HUD设备，其特征在于，所述反射镜(101)，为两面具有相同的曲率的光学透镜，且内弧面镀膜的反射率高于外弧面镀膜的反射率，所述反射屏的内弧面的反射率是30％，外弧面的反射率1％。

9.根据权利要求7所述的HUD设备，其特征在于，所述反射镜(101)，具有入射表面和出射表面的正弯月形透镜结构，其中所述出射表面的曲率半径大于所述入射表面的曲率半径。

10.一种基于HUD的侧向光路传播方法，其特征在于，包括如下步骤，

上电后显示车辆的信息图像，并将信息图像进行投射，

对投射的信息图像进行反射，

将反射的信息图像放大后进行显示，

所述车辆的信息图像的显示方法为侧向显示，所述侧向显示通过反射显示后再进行放大显示。